Měření vibrací – jak předejít nákladným opravám?

Mechanické systémy jsou součástí snad veškerých průmyslových instalací. Různé hazardní stavy mohou představovat nebezpečí i při standardním provozu strojů či zařízení (který je definován konstruktérem) a jejich eliminace patří k nejdůležitějším prvkům průmyslové bezpečnosti.

Příčiny mechanických vibrací

Vibrace jsou procesy, jejichž fyzikální vlastnosti se v čase mění. Mechanické vibrace mohou vznikat v pevných tělesech i v kapalinách a znamenají změnu polohy součásti (částic) v elastickém prostředí vůči rovnovážné poloze. Vibrace ve strojích a na výrobních linkách jsou tudíž hrozbou pro správnou činnost celé soustavy, protože mohou způsobit rychle postupující poškození.

Vibrace v průmyslovém prostředí jsou nejčastěji způsobeny:

• vznikem vůle v upevňovacích prvcích,
• nepřesností při montáži zařízení,
• poškozením ložisek,
• špatným vyvážením otáčivých prvků,
• opotřebením materiálu.

Životnost stroje ovlivňuje sice mnoho faktorů, ale od indikace prvních projevů problému s vibracemi zbývá do jeho havárie často jen několik měsíců.

Vliv vibrací na průmyslové prostředí

Vibrace u rotujících strojů znamenají rychlý pohyb „sem a tam“, tedy oscilaci stroje a jeho součástí. Jedná se zde o hnací motory, poháněná zařízení (čerpadla, kompresory atd.) a různá ložiska, hřídele, převody, řemeny a další prvky mechanické soustavy. Více než polovina neplánovaných odstávek strojů je způsobena jejich mechanickými poruchami. Díky měření vibrací můžeme předpovědět, jestli ve stroji může dojít k poruše.

Výhody měření vibrací

• Předvídatelnost – díky včasnému varování před nadcházející poruchou stroje získávají pracovníci údržby čas na naplánování opravy a objednání dílů.

• Bezpečnost – díky včasným informacím o stavu stroje může operátor zastavit práci „podezřelého“ zařízení dříve, než dojde k vlastnímu nebezpečí.

• Snížení frekvence poruch – díky dobré údržbě technického stavu strojů znamená snížení množství prostojů ve výrobě, které jinak přinášejí ztráty.

• Snížení nákladů – díky nižší nutnosti oprav (které jsou bez předchozí kontroly často důsledkem provozování strojů až nadoraz do vzniku poruchy), díky odstranění zbytečných přesčasů a nutnosti dodatečného nákupu náhradních dílů.

Typy vibrometrů

Zkoumání úrovně vibrací přináší měřitelné výhody jen tehdy, pokud k němu používáme vhodný přístroj, jež zaručuje opakovatelnost měření a umožňuje analýzu výsledků.

Laserový vibrometr

Laserový vibrometr využívá porovnání laserového paprsku odraženého od testovaného prvku s uloženým referenčním signálem. Jeho činnost je založena na využití Dopplerova jevu – kdy se frekvence světla během pohybu testovaného prvku mění.

Výhodou použití laserových modelů je možnost bezkontaktního měření, které usnadňuje měření pohybujících se součástí. Laserový paprsek umožňuje také použití vibrometru na velké vzdálenosti pro kontrolu prvků na těžko dostupných místech.

Vibrometr s piezoelektrickým převodníkem

Vibrometr pracující na bázi akcelerometru, tedy prvku měřícího zrychlení. Snímače s kabelem je možné osadit přímo na testovaný stroj nebo zařízení a přesně tak stanovit úroveň vibrací. Piezoelektrické snímače jsou vyrobeny např. z křemíkové desky, feroelektrika či keramického sintru. Tyto senzory využívají jevu elastické deformace krystalu a vznik elektrických nábojů na jeho povrchu.

Některé modely vibrometrů mají magnetickou sondu, která umožňuje kontaktní testování součástí stroje.